JP2010207838A - 接合固定方法および液圧成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の位置決め治具や仮止め溶接を必要とせず、工程数や成形金型を最小限に抑えて製造コストを低減しつつ、本体部品に付帯部品を接合固定する。
【解決手段】被取付壁１１を有する本体部品１０に取付壁２１を有する付帯部品２０を接合固定する接合固定方法であって、付帯部品２０の取付壁２１に開口部２４を設け、付帯部品２０をその取付壁２１を本体部品１０の被取付壁１１に臨ませて配置し、被取付壁１１の付帯部品２０とは反対側の面に液圧Ｐをかけて本体部品１０を成形し、液圧Ｐによる成形によって本体部品１０の一部を付帯部品２０の開口部２４内に膨出させて開口部２４に接合固定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、接合固定方法および液圧成形装置に関する。本発明は、特に、本体部品の液圧成形により、該本体部品に付帯部品を接合する接合固定方法、および液圧成形加工を施す液圧成形装置に関する。

例えば、自動車のサスペンションメンバのように、接合強度が要求される環境下で使用する金属製品を製造する場合、一般的には部品同士の接合固定にアーク溶接が採用される。すなわち、金属板または金属管等の本体部品に付帯部品を取り付けるには、付帯部品の取付部の全周に隅肉溶接が施される。この隅肉溶接の施工に際して、専用の溶接治具を用いて付帯部品を仮固定する場合、溶接棒を約４５度の角度で保持する必要があるため、溶接棒を保持して移動する溶接トーチとの接触を回避するように溶接治具を設計すると、治具が大掛かりになる。

したがって、通常は、簡易な位置決め治具を用いて付帯部品を位置決めし、本体部品に付帯部品を点溶接で仮止め固定して、一体となった本体部品と付帯部品を治具から取り外した後、別工程にて本溶接（隅肉全周溶接）を施している。そのため、専用の位置決め治具を必要とし、またアーク溶接工程も仮止め溶接と本溶接との２工程に別れるため、製造コストの増大を招いていた。

そこで、成形金型内に金属部品を配置し、液圧成形（ハイドロフォーミング）により金属部品同士をかしめ接合する技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術は、本体部品である金属管に液圧を作用させて膨出成形する際に、付帯部品の根元部を包み込むようにしてかしめ継ぎを施し、本体部品の成形と同時に付帯部品を一体的に接合固定する中空状構造部品の成形方法である。

特開２００５−４０８０４号公報

ところで、特許文献１に開示された付帯部品の接合固定方法では、付帯部品の根元部を中空の金属成形品の一部で包み込むようにかしめるため、中空金属成形品の一部に予め予備成形を施しておく必要があり、工程数や成形金型が多くなって製造コストが増大するという問題があった。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、専用の位置決め治具や仮止め溶接を必要とせず、工程数や成形金型を最小限に抑えて製造コストを低減しつつ、本体部品に付帯部品を接合固定することができる、接合固定方法、および液圧成形装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一側面によれば、被取付壁を有する本体部品に取付壁を有する付帯部品を接合固定する接合固定方法が提供される。前記接合固定方法は、前記付帯部品の取付壁に開口部を設け、前記付帯部品を当該付帯部品の取付壁を前記本体部品の被取付壁に臨ませて配置し、前記被取付壁の前記付帯部品とは反対側の面に液圧をかけて前記本体部品を成形し、前記液圧による成形によって前記本体部品の一部を前記付帯部品の前記開口部内に膨出させて当該開口部に接合固定することを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明の他の側面によれば、被取付壁を有する本体部品を液圧成形するための液圧成形装置が提供される。前記液圧成形装置は、第１の型と、前記第１の型に対して相互に近接離反可能な第２の型とを有している。ここで、前記第１の型および第２の型の間に前記本体部品を配置するための空間が形成されている。そして、前記液圧成形装置は、開口部が形成された取付壁を有する付帯部品を当該取付壁が前記被取付壁に臨むように設置するための受け部を前記第１の型および第２の型の少なくとも一方に設け、前記被取付壁の前記付帯部品とは反対側の面に液圧をかけて前記本体部品を成形し、前記液圧による成形によって前記本体部品の一部を前記付帯部品の前記開口部内に膨出させて当該開口部に接合固定するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、本体部品の液圧成形時に、本体部品の一部が付帯部品の開口部内に膨出させられて当該開口部に接合固定される。

したがって、専用の位置決め治具や仮止め溶接を必要とせず、工程数や成形金型を最小限に抑えて製造コストを低減しつつ、本体部品に付帯部品を接合固定することができる。

第１の実施形態に係る液圧成形装置の構成を模式的に示す断面図である。 付帯部品の外観を示す概略図である。 第１の実施形態に係る液圧成形装置内での本体部品および付帯部品の位置決め状態を模式的に示す断面図である。 第１の実施形態に係る液圧成形装置の型締め状態を模式的に示す断面図である。 液圧成形時における本体部品の変形状況を示す図４のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は、シリンダ装置の押圧時における本体部品の変形状況を示す図４のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を示す拡大図である。 液圧成形圧力とシリンダ圧力との関係を示す説明図である。 第２の実施形態に係る液圧成形装置の構成を模式的に示す断面図である。 第２の実施形態に係る液圧成形装置の型締め状態を模式的に示す断面図である。 液圧成形時における本体部品の変形状況を示す図９のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は、シリンダ装置の押圧時における本体部品の変形状況を示す図９のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を示す拡大図である。 第３の実施形態に係る液圧成形装置の構成を模式的に示す断面図である。 第３の実施形態に係る液圧成形装置の型締め状態を模式的に示す断面図である。 図１３のＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）は、液圧成形時における本体部品の変形状況を示す図１３のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を示す拡大図である。 本体部品内の液圧（成形圧力）の制御状況を示す説明図である。 第４の実施形態に係る液圧成形装置の構成を模式的に示す断面図である。 第４の実施形態に係る液圧成形装置の型締め状態を模式的に示す断面図である。 図１８のＤ−Ｄ断面図である。 液圧成形時における本体部品の変形状況を示す図１８のＤ−Ｄ断面図である。 （ａ）はポンチによる押圧時における本体部品の変形状況を示す図１８のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を示す拡大図である。 液圧成形圧力とシリンダ圧力との関係を示す説明図である。 食い込み突起部が形成される概念を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、金属部品同士を接合固定して製造する金属加工製品として、例えば、自動車部品であるサスペンションメンバを例示して説明するが、本発明はサスペンションメンバの製造に限定されるものではない。

〔第１の実施形態〕
まず、図１および図２を参照して、液圧成形装置の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る液圧成形装置の構成を模式的に示す断面図である。図２は、付帯部品の外観を示す概略図である。

図１に示すように、第１の実施形態の液圧成形装置１００は、本体部品１０を液圧成形するための金型装置であり、第１の金型１１０と、この第１の金型１１０に対して相互に近接離反可能な第２の金型１２０と、を有している。

これら第１の金型１１０および第２の金型１２０との間には、本体部品１０およびこれに接合固定する付帯部品２０が配置され、この本体部品１０の液圧成形を行うための成形空間（キャビティ）１３０が形成されている。

本実施形態の液圧成形装置１００のキャビティ１３０内では、例えば、金属加工製品１として自動車部品のサスペンションメンバが成形されることになる。

金属加工製品１は、被取付壁１１を有する本体部品１０と、取付壁２１を有する付帯部品２０と、を有している。

本実施形態では、本体部品１０は、断面が矩形の金属管によって構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、断面が円形や楕円形の金属管や、金属板であっても構わない。金属管は液圧成形に利用し易いため、本発明を適用するのに特に好ましい。

また、付帯部品２０は、図２に示すように、チャンネル材状（コ字状）のブラケットであり、取付壁２１の両端に挿通穴２３の形成された一対の対向する起立壁２２、２２が起立固定されている。そして、取付壁２１には円形穴からなる開口部２４が形成されている。なお、後述するように、上記開口部２４は円形穴に限定されない。

第１の金型１１０および第２の金型１２０の少なくとも一方のキャビティ壁（内壁）１１１または１２１には、本体部品１０の被取付壁１１に臨むように付帯部品２０の取付壁２１を設置するために、この付帯部品２０の起立壁２２、２２を収容する一対の凹状の受け部１１２、１１２が設けられている。

本実施形態では、例えば、第１の金型１１０が上型、第２の金型１２０が下型として形成され、上型である第１の金型１１０のキャビティ壁１１１に受け部１１２、１１２が形成されているが、これに限定されず、下型である第２の金型１２０のキャビティ壁１２１に形成されていてもよい。

さらに、第１の金型１１０のキャビティ壁１１１の受け部１１２、１１２の間には、この第１の金型１１０を貫通する中空円柱状の貫通穴１１３が形成されている。この貫通穴１１３内には円柱状のポンチ１４０が設けられており、第１の金型１１０の上部には、ポンチ１４０をキャビティ１３０内へ進出させる押圧手段として、例えば、シリンダロッド１４２を有する油圧式のシリンダ装置１４１が備えられている。

次に、図３〜図７を参照して、第１の実施形態に係る液圧成形装置１００の作用とともに、これを用いて実施する第１の実施形態に係る接合固定方法について説明する。

図３は、第１の実施形態に係る液圧成形装置内での本体部品および付帯部品の位置決め状態を模式的に示す断面図である。図４は、第１の実施形態に係る液圧成形装置の型締め状態を模式的に示す断面図である。図５は、液圧成形時における本体部品の変形状況を示す図４のＡ−Ａ断面図である。図６（ａ）は、シリンダ装置の押圧時における本体部品の変形状況を示す図４のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を示す拡大図である。図７は、液圧成形圧力とシリンダ圧力との関係を示す説明図である。

第１の実施形態に係る接合固定方法は、図３に示すように、まず、上記液圧成形装置１００のキャビティ１３０内に本体部品１０を配置するとともに、この本体部品１０の被取付壁１１に臨ませて付帯部品２０の取付壁２１を配置する。

具体的には、第２の金型１２０のキャビティ壁１２１上に金属管からなる本体部品１０を配置し、この本体部品１０の被取付壁１１上にブラケットからなる付帯部品２０の取付壁２１を配置する。また、付帯部品２０を第１の金型１１０に取り付ける。この際、付帯部品２０の起立壁２２、２２が第１の金型１１０の受け部１１２、１１２内に挿入された状態で付帯部品２０が保持される。

続いて、第１の金型１１０および第２の金型１２０を型締めする。そして、本体部品１０の被取付壁１１の付帯部品２０とは反対側の面、即ち、本体部品１０の内部に液圧Ｐを加えると、図４に示すように、本体部品１０が膨らんでキャビティ壁１１１、１２１に接触する。

さらに、本体部品１０の内部に液圧Ｐを掛け続けて、所定の圧力まで上昇させる。すると、上記付帯部品２０には開口部２４が形成されているので、図５の要部に示すように、液圧成形によって本体部品１０の被取付壁１１の一部が付帯部品２０の開口部２４内に膨出して突出形状部１３が形成される。この状態でも、突出形状部１３の基端側は開口部２４の内面に接触しており、付帯部品２０は本体部品１０に接合固定される。

本実施形態では、さらに第１の金型１１０に備えられたシリンダ装置１４１のシリンダロッド１４２を所定の圧力で貫通穴１１３内へ進出させて、ポンチ１４０をキャビティ１３０内へ向けて進出させる。すると、図６に示すように、付帯部品２０の開口部２４内に膨出して形成された突出形状部１３が、付帯部品２０側から本体部品１０側に向けて所定の高さまで押し潰される。これにより、押し潰された突出形状部１３が開口部２４の内面に強固に接触して、その面圧で付帯部品２０がより強固に本体部品１０に接合固定される。すなわち、本体部品１０の一部を付帯部品２０の開口部２４により強固に接合固定することができ、付帯部品２０の開口部２４から突出形状部１３が抜け出るのが防止されることになる。なお、膨出時にはポンチ１４０を後退させておき、膨出面積をある程度かせいだ状態で、ポンチ１４０を進出させて突出形状部１３を押し潰すことが好ましい。

このようにポンチ１４０で突出形状部１３を押し潰すので、本体部品１０を座屈させることなく突出形状部１３を開口部２４内面方向に向けて拡張させることができるように、液圧Ｐの作動中に突出形状部１３の押し潰しを開始することが好ましい。

すなわち、図７において、本体部品１０内の液圧（成形圧力）Ｐは、「ａ」の０ＭＰａから「ｂ」のｉＭＰａまで上昇させ、「ｂ」から「ｅ」までｉＭＰａを維持する。このｉＭＰａを維持した維持した状態で、シリンダ装置１４１の加圧を開始して「ｃ」から「ｄ」まで油圧を上昇させる。そして、シリンダ装置１４１の油圧により本体部品１０の突出形状部１３を押し潰した後に、この油圧を保持したまま、本体部品１０内の液圧Ｐを０ＭＰａまで減圧する（「ｆ」）。液圧Ｐが０ＭＰａまで減圧された後に、シリンダ装置１４１の油圧を０ＭＰａまで減圧して（「ｈ」）、ポンチ１４０を後退させる。

ポンチ１４０を後退させた後に、金型１１０、１２０を型開きし、一体に接合固定された本体部品１０および付帯部品２０を取り出す。その後、本体部品１０の被取付壁１１にかしめ固定された付帯部品２０の周囲にアーク溶接にて本溶接（隅肉全周溶接）が施される。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、本体部品１０は液圧成形によって膨らんで金型１１０、１２０のキャビティ壁１１１、１２１に密着し、この液圧成形と同時に、本体部品１０の被取付壁１１の一部が付帯部品２０の開口部２４内へ膨出して突出形状部１３として張り出し成形される。したがって、従来のように本体部品１０にかしめ継ぎを行うための予備成形を施さなくとも、付帯部品２０を接合固定することができる。

さらに、ポンチ１４０による突出形状部１３の押し潰しと、本体部品１０内に加わった液圧Ｐの作用により、かしめダイスがなくとも本体部品１０の突出形状部１３が付帯部品２０の開口部２４の内面に向かって拡張してかしめられ、本体部品１０と付帯部品２０が接合固定される。かしめダイスが不要であるので、ダイス費用がかからず、ダイスの磨耗管理も不要となり、製造コストを低減することができる。

このように、第１の実施形態の液圧成形装置１００および接合固定方法によれば、本体部品１０の液圧成形時に、本体部品１０の一部が付帯部品２０の開口部２４内に膨出させられて当該開口部２４に接合固定される。

したがって、専用の位置決め治具や仮止め溶接を必要とせず、工程数や成形金型を最小限に抑えて製造コストを低減しつつ、本体部品１０に付帯部品２０を接合固定することができる。

また、本体部品１０が硬く伸びの極めて少ない材料でない限り、亀裂や破断が生じ難いので、成形液の漏れによる液圧の低下がなく、複数個所のかしめ接合を行っても液圧低下によるかしめ不良の発生がない。

さらに、サスペンションメンバ等の自動車部品のように、ある程度の強度が要求される部品として使用した場合でも、本体部品１０に亀裂や破断が生じていないので、強度の低下がなく有利である。

〔第２の実施形態〕
次に、図８を参照して、液圧成形装置の第２の実施形態について説明する。図８は、第２の実施形態に係る液圧成形装置の構成を模式的に示す断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成については説明を省略し、同一の部材については同一の符号を付して説明する。

図８に示すように、第２の実施形態に係る液圧成形装置２００の金型１１０、１２０内に配置される付帯部品２０の開口部２４は、本体部品側とは反対側に向けて曲げられたバーリング形状部２５として予め成形されている。このバーリング形状部２５は、一般に、開口部２４を打ち抜き加工した後に、開口部２４の縁部を本体部品１０との取付面側とは反対側へ向けてプレス成形を施して曲げることにより形成できるが、その成形方法は限定されない。上記バーリング形状部２５の張り出しダイＲ（根元Ｒ）は１．０ｔ以上であることが、後述するように材料の局所的な破断を防止する観点から、より好ましい。ここで、「ｔ」は板厚である。

また、本体部品１０は、断面が楕円形の金属管によって構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、断面が円形や矩形の金属管や金属板を使用しても構わない。

第２の実施形態に係る液圧成形装置２００では、一方の金型１１０または１２０（本実施形態では第１の金型１１０）に付帯部品２０を設置するための受け部１１２、１１２の当該付帯部品２０の開口部２４に対応する位置に、第１の金型１１０の貫通穴１１３の口元に丸みを有するＲ部（曲率部）２１４が形成された穴部２１５が設けられている。

第２の実施形態に係る液圧成形装置２００においても、第１の実施形態と同様の構成で、貫通穴１１３内にポンチ１４０が配置され、このポンチ１４０をキャビティ１３０へ向けて進出させるシリンダロッド１４２を備えたシリンダ装置１４１が設けられている。

次に、図９〜図１２を参照して、第２の実施形態に係る液圧成形装置２００の作用とともに、これを用いて実施する第２の実施形態に係る接合固定方法について説明する。

図９は、第２の実施形態に係る液圧成形装置の型締め状態を模式的に示す断面図である。図１０は、液圧成形時における本体部品の変形状況を示す図９のＢ−Ｂ断面図である。図１１（ａ）は、シリンダ装置の押圧時における本体部品の変形状況を示す図９のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を示す拡大図である。

第２の実施形態に係る接合固定方法は、まず、上記液圧成形装置２００のキャビティ１３０内に本体部品１０を配置するとともに、この本体部品１０の被取付壁１１に臨ませて付帯部品２０の取付壁２１を配置する。また、付帯部品２０を第１の金型１１０に取り付ける。この際、付帯部品２０の起立壁２２、２２が第１の金型１１０の受け部１１２、１１２内に挿入された状態で付帯部品２０が保持される。

続いて、第１の金型１１０および第２の金型１２０を型締めする。そして、本体部品１０の被取付壁１１の付帯部品２０とは反対側の面、即ち、本体部品１０の内部に液圧Ｐを加えると、図９に示すように、断面楕円形状の本体部品１０が膨らんで断面矩形状となってキャビティ壁１１１、１２１に接触する。なお、付帯部品２０の開口部２４のバーリング形状部２５は、第１の金型１１０の貫通穴１１３の口元の穴部２１５内に配置され、当該バーリング形状部２５は穴部２１５のＲ部２１４に沿って位置される。

さらに、本体部品１０の内部に液圧Ｐを掛け続けて、所定の圧力まで上昇させと、図１０の要部に示すように、液圧成形によって本体部品１０の被取付壁１１の一部が付帯部品２０の開口部２４内に膨出して突出形状部１３が形成される。この状態でも、突出形状部１３の基端側がは上記開口部２４のバーリング形状部２５の内面に接触しており、付帯部品２０は本体部品１０に接合固定される。

本実施形態では、さらに第１の金型１１０に備えられたシリンダ装置１４１のシリンダロッド１４２を所定の圧力で貫通穴１１３内へ進出させて、ポンチ１４０をキャビティ１３０内へ向けて進出させる。すると、図１１（ａ）に示すように、付帯部品２０の開口部２４内に膨出して形成された突出形状部１３が、付帯部品側から本体部品側に向けて所定の高さまで押し潰される。これにより、図１１（ｂ）に示すように、押し潰された突出形状部１３の頭部が上記バーリング形状部２５の上端にオーバーラップして、付帯部品２０がかしめ固定される。そして、このオーバーラップ部１４の存在により、付帯部品２０の開口部２４から突出形状部１３が抜け出るのが防止されることになる。すなわち、押し潰された後の突出形状部１３の外径は、付帯部品２０の開口部２４の内径よりも大きく、オーバーラップ量が大きい程耐抜け力性が高くなり、接合力が確保される。

このようにポンチ１４０で突出形状部１３を押し潰すので、本体部品１０を座屈させることなく突出形状部１３を開口部２４内面方向に向けて拡張させることができるように、液圧Ｐの作動中に突出形状部１３の押し潰しを開始することが好ましい。なお、本体部品１０内の液圧（成形圧力）Ｐとシリンダ装置１４１の油圧との関係は、図７で説明したのと同様に制御される。

ポンチ１４０を後退させた後に、金型１１０、１２０を型開きし、一体に接合固定された本体部品１０および付帯部品２０を取り出す。その後、本体部品１０の被取付壁１１にかしめ固定された付帯部品２０の周囲にアーク溶接にて本溶接（隅肉全周溶接）が施される。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、押し潰された突出形状部１３の頭部が開口部２４の縁端、すなわち上記バーリング形状部２５の上端にオーバーラップするので、付帯部品２０がさらに強固にかしめ固定される。

また、第２の実施形態の接合固定方法では、付帯部品２０の開口部２４のバーリング形状部２５に沿うように、本体部品１０の被取付壁１１の一部の材料がほぼ均一に伸びるので、硬く伸び率の少ない材料のかしめ固定にも適しており、材料の局所的な破断を防止することができる。

〔第３の実施形態〕
次に、図１２を参照して、液圧成形装置の第３の実施形態について説明する。図１２は、第３の実施形態に係る液圧成形装置の構成を模式的に示す断面図である。なお、第１および第２の実施形態と同一の構成については説明を省略し、同一の部材については同一の符号を付して説明する。

図１２に示すように、第３の実施形態に係る液圧成形装置３００の金型１１０、１２０内に配置される付帯部品２０の開口部２４にはバーリング形状は形成されておらず、第１の実施形態と同一の形状の付帯部品２０を使用する。また、本体部品１０は、断面が矩形の金属管によって構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、断面が円形や楕円形の金属管や金属板を使用しても構わない。

第３の実施形態に係る液圧成形装置３００では、一方の金型１１０または１２０（本実施形態では第１の金型１１０）に付帯部品２０を設置するための受け部１１２、１１２の当該付帯部品２０の開口部２４に対応する位置に、口元に丸みを有するＲ部（曲率部）２１４が形成された穴部２１５が設けられている。穴部２１５は突き当て壁部２１６を有しており、貫通していない。この穴部２１５の内径φＤ１は、上記付帯部品２０の開口部２４の内径φＤ２よりも大きく設定されている（図１４参照）。

第３の実施形態に係る液圧成形装置３００の金型１１０または１２０には上記貫通穴１１３は形成されておらず、上記ポンチ１４０およびシリンダ装置１４１は設けられていない。

次に、図１３〜図１７を参照して、第３の実施形態に係る液圧成形装置３００の作用とともに、これを用いて実施する第３の実施形態に係る接合固定方法について説明する。

図１３は、第３の実施形態に係る液圧成形装置の型締め状態を模式的に示す断面図である。図１４は、図１３のＣ−Ｃ断面図である。図１５において、（ａ）は液圧成形時における本体部品の変形状況を示す図１３のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を示す拡大図である。図１６は、本体部品内の液圧（成形圧力）の制御状況を示す説明図である。

第３の実施形態に係る接合固定方法は、まず、上記液圧成形装置３００のキャビティ１３０内に本体部品１０を配置するとともに、この本体部品１０の被取付壁１１に臨ませて付帯部品２０の取付壁２１を配置する。また、付帯部品２０を第１の金型１１０に取り付ける。この際、付帯部品２０の起立壁２２、２２が第１の金型１１０の受け部１１２、１１２内に挿入された状態で付帯部品２０が保持される。

続いて、図１３に示すように、第１の金型１１０および第２の金型１２０を型締めする。型締め後に本体部品１０内に液圧Ｐを掛けると、本体部品１０が膨らんでキャビティ壁１１１、１２１に接触する。このように本体部品１０内に液圧Ｐを掛けても、液圧Ｐが所定の圧力に達するまでは、図１４に示すように、本体部品１０の被取付壁１１の平面に沿って付帯部品２０の取付壁２１が接触している。

そして、本体部品１０の内部の液圧Ｐが所定の圧力まで上昇すると、図１５（ａ）に示すように、液圧成形によって本体部品１０の被取付壁１１の一部が付帯部品２０の開口部２４内に膨出して突出形状部１３が形成される。これとともに、上記付帯部品２０の開口部２４の縁部も上記被取付壁１１の膨出と同時に液圧成形され、当該開口部２４の縁部はバーリング成形される。そして、上記開口部２４の縁部とともに突出形状部１３が、第１の金型１１０の穴部２１５のＲ部２１４に当接して張り出される。本実施形態の穴部２１５は突き当て壁部２１６を有しているので、突出形状部１３は突き当て壁部２１６に当接して拘束される。

そして、図１５（ｂ）に示すように、突出形状部１３の側壁の一部が液圧により形成されたバーリング形状部２５の上端に乗り上げて、くさび状の突起部１５が形成され、付帯部品２０がかしめ固定される。このように突出形状部１３の側壁の一部にくさび状の突起部１５が形成されるので、付帯部品２０の開口部２４のから突出形状部１３が抜け出るのが防止されることになる。すなわち、突起部１５の食い込み量が大きい程耐抜け力性が高くなり、接合力が確保される。第３の実施形態の接合固定方法では、接合部のマクロ観察によって０．０５ｍｍの食い込み量が確認された。

図２３は、食い込み突起部が形成される概念を説明する図である。ここで、図２３を参照して、付帯部品２０のバーリング形状部２５の上端にくさび状の食い込み突起部１５が形成される理由について説明する。

図２３に示すように、２枚の金属板１０、２０を重ねた状態で、下側の金属板１０を押し上げて曲げ成形をしようとすると、図２３中の鉛直下方方向の矢印のように外側の金属板１０が下方へずれようとする。このずれ作用と同時に、曲げの外側の金属板１０には液圧Ｐが掛かっているので金属板１０が金属板２０の方に押圧される。このため、曲げの外側の金属板１０が内側の金属板２０の上端に乗り上げる。換言すれば、内側の金属板２０の上端が外側の金属板１０に食い込むことになる。これにより、くさび状の突起部１５が形成されるものと推察される。

本実施形態では、ポンチ１４０およびシリンダ装置１４１を装備していないので、図１６に示すように、本体部品１０内の液圧（成形圧力）Ｐの制御のみで足りる。

液圧Ｐを０ＭＰａまで減圧した後（「ｅ」）、金型１１０、１２０を型開きし、一体に接合固定された本体部品１０および付帯部品２０を取り出す。その後、本体部品１０の被取付壁１１にかしめ固定された付帯部品２０の周囲にアーク溶接にて本溶接（隅肉全周溶接）が施される。

以上説明したように、第３の実施形態によれば、付帯部品２０の開口部２４の縁端と本体部品１０の突出形状部１３とが相互に圧接しながら相対ずれ移動を起こすことによって、開口部２４の縁端が突出形状部１３の表面に引っ掛かるくさび状の突起部１５が形成されると推察される。このように、突出形状部１３の側壁の一部が液圧成形時に形成されたバーリング形状部２５の上端に突起部１５として食い込むので、付帯部品２０が本体部品１０に強固に接合固定される。

また、第３の実施形態の接合固定方法は、液圧成形時に本体部品１０の被取付壁１１の膨出とともに、付帯部品２０の開口部２４の縁部がバーリング成形される。そして、このバーリング形状部２５に沿うように、本体部品１０の被取付壁１１の一部の材料がほぼ均一に伸びるので、硬く伸び率の少ない材料のかしめ固定にも適しており、材料の局所的な破断を防止することができる。

また、付帯部品２０の開口部２４を予めバーリング形状に加工しておく必要がないため、工程数を増やさなくて済む。

さらに、第３の実施形態の接合固定方法は、ポンチ１４０およびシリンダ装置１４１を装備することなく、開口部２４の縁端が突出形状部１３の表面に引っ掛かるくさび状の突起部１５を形成することができるので、設備費を低減することができる。

〔第４の実施形態〕
次に、図１７を参照して、本発明に係る液圧成形装置の第４の実施形態について説明する。図１７は、第４の実施形態に係る液圧成形装置の構成を模式的に示す断面図である。なお、第１〜第３の実施形態と同一の構成については説明を省略し、同一の部材については同一の符号を付して説明する。

図１７に示すように、第４の実施形態に係る液圧成形装置４００は、第３の実施形態と同様の構成の付帯部品２０および本体部品１０を使用する。

第４の実施形態に係る液圧成形装置４００は、第３の実施形態に係る液圧成形装置３００の構成に加え、第１の金型１１０または第２の金型１２０の少なくとも一方（本実施形態では第１の金型１１０）に貫通穴１１３が形成され、この貫通穴１１３内にポンチ１４０が配置され、このポンチ１４０をキャビティ１３０へ向けて進出させるシリンダロッド１４２を備えたシリンダ装置１４１が装備されている。なお、第４の実施形態においても、上述したように、穴部２１５の内径φＤ１は、上記付帯部品２０の開口部２４の内径φＤ２よりも大きく設定されている（図１４参照）。

次に、図１８〜図２３を参照して、第４の実施形態に係る液圧成形装置４００の作用とともに、これを用いて実施する第４の実施形態に係る接合固定方法について説明する。図１８は、第４の実施形態に係る液圧成形装置の型締め状態を模式的に示す断面図である。図１９は、図１８のＤ−Ｄ断面図である。図２０は、液圧成形時における本体部品の変形状況を示す図１８のＤ−Ｄ断面図である。図２１において、（ａ）はポンチによる押圧時における本体部品の変形状況を示す図１８のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を示す拡大図である。図２２は、液圧成形圧力とシリンダ圧力との関係を示す説明図である。

第４の実施形態に係る接合固定方法は、まず、上記液圧成形装置４００のキャビティ１３０内に本体部品１０を配置するとともに、この本体部品１０の被取付壁１１に臨ませて付帯部品２０の取付壁２１を配置する。また、付帯部品２０を第１の金型１１０に取り付ける。この際、付帯部品２０の起立壁２２、２２が第１の金型１１０の受け部１１２、１１２内に挿入された状態で付帯部品２０が保持される。

続いて、図１８に示すように、第１の金型１１０および第２の金型１２０を型締めする。型締め後に本体部品１０内に液圧Ｐを掛けると、本体部品１０が膨らんでキャビティ壁１１１、１２１に接触する。このように本体部品１０内に液圧Ｐを掛けても、液圧Ｐが所定の圧力に達するまでは、図１９に示すように、本体部品１０の被取付壁１１の平面に沿って付帯部品２０の取付壁２１が接触している。

そして、本体部品１０の内部の液圧Ｐが所定の圧力まで上昇すると、図２０に示すように、液圧成形によって本体部品１０の被取付壁１１の一部が付帯部品２０の開口部２４内に膨出して突出形状部１３が形成される。これとともに、上記付帯部品２０の開口部２４の縁部も上記被取付壁１１の膨出と同時に液圧成形され、当該開口部２４の縁部はバーリング成形される。そして、上記開口部２４の縁部とともに突出形状部１３が第１の金型１１０の穴部２１５のＲ部２１４に当接して張り出される。突出形状部１３はポンチ１４０の先端面に当接して拘束される。

そして、第３の実施形態と同様に、突出形状部１３の側壁の一部が液圧により形成されたバーリング形状部２５の上端に乗り上げて、くさび状の突起部１５が形成されて、付帯部品２０がかしめ固定される。

本実施形態では、さらに第１の金型１１０に備えられたシリンダ装置１４１のシリンダロッド１４２を所定の圧力で貫通穴１１３内へ進出させて、ポンチ１４０をキャビティ１３０内へ向けて進出させる。すると、図２１（ａ）に示すように、付帯部品２０の開口部２４内に膨出して形成された突出形状部１３が、付帯部品側から本体部品側に向けて所定の高さまで押し潰される。

これにより、図２１（ｂ）に示すように、押し潰された突出形状部１３の側壁の一部が液圧により形成されたバーリング形状部２５の上端にさらに乗り上げることとなり、くさび状の突起部１５が大きくなる。第４の実施形態の接合固定方法では、接合部のマクロ観察によって０．２ｍｍの食い込み量が確認され、第３の実施形態よりも食い込み量が増大している。

このようにポンチ１４０で突出形状部１３を押し潰すので、本体部品１０を座屈させることなく突出形状部１３を開口部２４内面方向に向けて拡張させるように、液圧Ｐの作動中に突出形状部１３の押し潰しを開始することが好ましい。すなわち、図２２において、本体部品１０内の液圧（成形圧力）Ｐは、「ａ」の０ＭＰａから「ｂ」のｉＭＰａまで上昇させ、「ｂ」から「ｅ」までｉＭＰａを維持する。このｉＭＰａを維持した維持した状態で、シリンダ装置１４１の加圧を開始して「ｃ」から「ｄ」まで油圧を上昇させる。そして、シリンダ装置１４１の油圧により本体部品１０の突出形状部１３を押し潰した後に、この油圧を保持したまま、本体部品１０内の液圧Ｐを０ＭＰａまで減圧する（「ｆ」）。

シリンダ装置１４１の油圧を０ＭＰａまで減圧させるせるタイミングは、図２２の「Ｓ」に示すように本体部品１０内の液圧Ｐを０ＭＰａまで減圧すると同時（「ｆ」）であってもよいし、あるいは図２２の「Ｌ」に示すように、「ｇ」時点まで最高油圧を維持した後に０ＭＰａまで減圧してもよい（「ｈ」）。「Ｓ」のように、成形液圧Ｐと油圧を同時に０ＭＰａまで減圧する場合には（「ｆ」）、短時間でかしめ工程を終えることができる。一方、「Ｌ」のように、成形液圧Ｐを０ＭＰａまで減圧した後に（「ｆ」）、シリンダ装置１４１の油圧を減圧する場合には（「ｈ」）、バーリング形状部２５の上端に食い込む突起部１５をより太らせることが可能となる。

そして、ポンチ１４０を後退させた後に、金型１１０、１２０を型開きし、一体に接合固定された本体部品１０および付帯部品２０を取り出す。その後、本体部品１０の被取付壁１１にかしめ固定された付帯部品２０の周囲にアーク溶接にて本溶接（隅肉全周溶接）が施される。

以上説明したように、第４の実施形態に係る液圧成形装置４００によれば、第３の実施形態に係る液圧成形装置に加え、ポンチ１４０およびシリンダ装置１４１を装備している。このため、突出形状部１３はポンチ１４０に押圧されて、張り出し側が押し潰される。この押し潰された突出形状部１３の側壁の一部が液圧成形時に形成されたバーリング形状部２５の上端に突起部１５としてさらに食い込む。

したがって、第４の実施形態によれば、第３の実施形態の効果に加えて、本体部品１０の一部を付帯部品２０の開口部２４により強固に接合固定することができるという効果を奏する。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

例えば、上記の実施形態では、開口部２４は円形穴として形成されているが、これに限定されず、例えば、楕円穴や角部に曲率加工した矩形状穴であっても構わない。開口部２４は円形穴を円形穴で形成した場合には、周長をかせげるため、同じかしめ力でも小さい穴とすることができる。

また、上記の実施形態では、本体部品１０として金属管を例示したが、これに限定されず、本体部品１０として金属板を採用することも可能である。金属板を液圧成形する場合には、例えば、２枚の金属板を重ねて両端を溶接し２枚の金属板の間に液圧をかける方法、あるいは１枚の金属板の両端近傍をシール部材によりシールして金属板の一方の面に液圧を作用させる方法等を使用することができる。

また、本発明に係る接合固定方法および液圧成形装置は、例示したサスペンションメンバ等の自動車部品のみならず、広く本体部品への付帯部品の接合固定に適用することができる。

１０ 本体部品、
１１ 被取付壁、
１３ 突出形状部、
２０ 付帯部品、
２１ 取付壁、
２４ 開口部、
２５ バーリング形状部、
１００、２００、３００、４００ 液圧成形装置、
１１０ 第１の型、
１２０ 第２の型、
１３０ 空間（キャビティ）、
１４０ ポンチ、
２１４ Ｒ部、
２１５ 穴部、
Ｐ 液圧。

Claims (10)

1. 被取付壁を有する本体部品に取付壁を有する付帯部品を接合固定する接合固定方法であって、
   前記付帯部品の取付壁に開口部を設け、
   前記付帯部品を当該付帯部品の取付壁を前記本体部品の被取付壁に臨ませて配置し、
   前記被取付壁の前記付帯部品とは反対側の面に液圧をかけて前記本体部品を成形し、
   前記液圧による成形によって前記本体部品の一部を前記付帯部品の前記開口部内に膨出させて当該開口部に接合固定することを特徴とする接合固定方法。
2. 前記本体部品の一部が前記開口部内に膨出して形成された突出形状部を前記付帯部品側から前記本体部品側に向けて押し潰すことを特徴とする請求項１に記載の接合固定方法。
3. 前記液圧の作動中に前記突出形状部の押し潰しを開始することを特徴とする請求項２に記載の接合固定方法。
4. 押し潰された後の突出形状部の外径は、前記付帯部品の開口部の内径よりも大きいことを特徴とする請求項２または３に記載の接合固定方法。
5. 前記付帯部品の開口部は、前記本体部品側とは反対側に向けて曲げられたバーリング形状に予め成形されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合固定方法。
6. 前記付帯部品が設置される成形型の当該付帯部品の開口部に対応する位置に、口元に丸みを有するＲ部が形成された穴部が設けられており、前記液圧による成形によって前記本体部品の一部を前記付帯部品の前記開口部内に膨出させるときに、前記開口部の縁部が前記穴部のＲ部に当接して前記本体部品側とは反対側に向けて曲げられたバーリング形状に成形されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合固定方法。
7. 前記本体部品は金属管であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合固定方法。
8. 被取付壁を有する本体部品を液圧成形するための液圧成形装置であって、
   第１の型と、
   前記第１の型に対して相互に近接離反可能な第２の型とを有し、
   前記第１の型および第２の型の間に前記本体部品を配置するための空間が形成されており、
   開口部が形成された取付壁を有する付帯部品を当該取付壁が前記被取付壁に臨むように設置するための受け部を前記第１の型および第２の型の少なくとも一方に設け、前記被取付壁の前記付帯部品とは反対側の面に液圧をかけて前記本体部品を成形し、前記液圧による成形によって前記本体部品の一部を前記付帯部品の前記開口部内に膨出させて当該開口部に接合固定するようにしたことを特徴とする液圧成形装置。
9. 前記本体部品の一部が前記開口部内に膨出して形成された突出形状部を前記付帯部品側から前記本体部品側に向けて押し潰すためのポンチをさらに有することを特徴とする請求項８に記載の液圧成形装置。
10. 前記付帯部品を設置するための前記受け部の当該付帯部品の開口部に対応する位置に、口元に丸みを有するＲ部が形成された穴部が設けられており、前記液圧による成形によって前記本体部品の一部を前記付帯部品の前記開口部内に膨出させるときに、前記開口部の縁部が前記穴部のＲ部に当接して前記本体部品側とは反対側に向けて曲げられたバーリング形状に成形されることを特徴とする請求項８または９に記載の液圧成形装置。

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